HashMap的高频面试题

前言

关于Map相关，在真实面试中是非常常见的，一般都是以HashMap开始，逐渐展开与深入。今天总结了一些高频面试题，希望对小伙伴们有帮助。

1. 说一说 HashMap 底层数据结构

【参考答案】

在JDK1.8中HashMap 底层是数组 + 链表 + 红黑树的数据结构，数组的主要作用是方便快速查找，时间复杂度是 O(1)，默认大小是 16，数组的下标索引是通过 key 的 hashcode 计算出来的，数组元素叫做 Node，当多个 key 的 hashcode 一致，但 key 值不同时，单个 Node 就会转化成链表，链表的查询复杂度是 O(n)，当链表的长度大于等于 8 并且数组的大小超过 64 时，链表就会转化成红黑树，红黑树的查询复杂度是 O(log(n))，简单来说，最坏的查询次数相当于红黑树的最大深度。

2. HashMap、TreeMap、LinkedHashMap 三者异同点？

【参考答案】

• 相同点：

1. 三者在特定的情况下，都会使用红黑树；
2. 底层的 hash 算法相同；
3. 在迭代的过程中，如果 Map 的数据结构被改动，都会报 ConcurrentModificationException 的错误。

• 不同点：

1. HashMap 数据结构以数组为主，查询非常快，TreeMap 数据结构以红黑树为主，利用了红黑树左小右大的特点，可以实现 key 的排序，LinkedHashMap 在 HashMap 的基础上增加了链表的结构，实现了插入顺序访问和最少访问删除两种策略;
2. 由于三种 Map 底层数据结构的差别，导致了三者的使用场景的不同，TreeMap 适合需要根据 key 进行排序的场景，LinkedHashMap 适合按照插入顺序访问，或需要删除最少访问元素的场景，剩余场景我们使用 HashMap 即可，我们工作中大部分场景基本都在使用 HashMap；
3. 由于三种 map 的底层数据结构的不同，导致上层包装的 api 略有差别。

3. HashMap 是如何扩容的？

【参考答案】

扩容的时机：

1. put 时，发现数组为空，进行初始化扩容，默认扩容大小为 16;
2. put 成功后，发现现有数组大小大于扩容的门阀值时，进行扩容，扩容为老数组大小的 2 倍;

扩容的门阀是 threshold，每次扩容时 threshold 都会被重新计算，门阀值等于数组的大小 * 影响因子（0.75）。

新数组初始化之后，需要将旧数组的值拷贝到新数组上，链表和红黑树都有自己拷贝的方法。

4. 如果发生hash 冲突时怎么办？

【参考答案】

hash 冲突指的是 key 值的 hashcode 计算相同，但 key 值不同的情况。

如果桶中元素原本只有一个或已经是链表了，新增元素直接追加到链表尾部；

如果桶中元素已经是链表，并且链表个数大于等于 8 时，此时有两种情况：

1. 如果此时数组大小小于 64，数组再次扩容，链表不会转化成红黑树;
2. 如果数组大小大于 64 时，链表就会转化成红黑树。

这里不仅仅判断链表个数大于等于 8，还判断了数组大小，数组容量小于 64 没有立即转化的原因，猜测主要是因为红黑树占用的空间比链表大很多，转化也比较耗时，所以数组容量小的情况下冲突严重，我们可以先尝试扩容，看看能否通过扩容来解决冲突的问题。

5. 为什么链表个数大于等于 8 时，链表要转化成红黑树了？

【参考答案】

当链表个数太多了，遍历可能比较耗时，转化成红黑树，可以使遍历的时间复杂度降低，但转化成红黑树，有空间和转化耗时的成本，我们通过泊松分布公式计算，正常情况下，链表个数出现 8 的概念不到千万分之一，所以说正常情况下，链表都不会转化成红黑树，这样设计的目的，是为了防止非正常情况下，比如 hash 算法出了问题时，导致链表个数轻易大于等于 8 时，仍然能够快速遍历。

6. 那么红黑树什么时候会转变成链表呢？

【参考答案】

当节点的个数小于等于 6 时，红黑树会自动转化成链表，主要还是考虑红黑树的空间成本问题，当节点个数小于等于 6 时，遍历链表也很快，所以红黑树会重新变成链表。

7. HashMap 在 put 时，如果数组中已经有了这个 key，我不想把 value 覆盖怎么办？取值时，如果得到的 value 是空时，想返回默认值怎么办？

【参考答案】

如果数组有了 key，但不想覆盖 value ，可以选择 putIfAbsent 方法，这个方法有个内置变量 onlyIfAbsent，内置是 true ，就不会覆盖，我们平时使用的 put 方法，内置 onlyIfAbsent 为 false，是允许覆盖的。

取值时，如果为空，想返回默认值，可以使用 getOrDefault 方法，方法第一参数为 key，第二个参数为你想返回的默认值，如 map.getOrDefault(“2”,“0”)，当 map 中没有 key 为 2 的值时，会默认返回 0，而不是空。

8. DTO 作为 Map 的 key 时，有无需要注意的点？

【参考答案】

DTO 就是一个数据载体，可以看做拥有很多属性的 Java 类，我们可以对这些属性进行 get、set 操作。

看是什么类型的 Map，如果是 HashMap 的话，一定需要覆写 equals 和 hashCode 方法，因为在 get 和 put 的时候，需要通过 equals 方法进行相等的判断；如果是 TreeMap 的话，DTO 需要实现 Comparable 接口，因为 TreeMap 会使用 Comparable 接口进行判断 key 的大小；如果是 LinkedHashMap 的话，和 HashMap 一样的。

9. LinkedHashMap 中的 LRU 是什么意思，是如何实现的？

【参考答案】

LRU ，英文全称：Least recently used，中文叫做最近最少访问，在 LinkedHashMap 中，也叫做最少访问删除策略，我们可以通过 removeEldestEntry 方法设定一定的策略，使最少被访问的元素，在适当的时机被删除，原理是在 put 方法执行的最后，LinkedHashMap 会去检查这种策略，如果满足策略，就删除头节点。

保证头节点就是最少访问的元素的原理是：LinkedHashMap 在 get 的时候，都会把当前访问的节点，移动到链表的尾部，慢慢的，就会使头部的节点都是最少被访问的元素。

10. 什么推荐 TreeMap 的元素最好都实现 Comparable 接口？但 key 是 String 的时候，我们却没有额外的工作呢？

【参考答案】

因为 TreeMap 的底层就是通过排序来比较两个 key 的大小的，所以推荐 key 实现 Comparable 接口，是为了往你希望的排序顺序上发展， 而 String 本身已经实现了 Comparable 接口，所以使用 String 时，我们不需要额外的工作，不仅仅是 String ，其他包装类型也都实现了 Comparable 接口，如 Long、Double、Short 等等。

总结

Map 的面试题主要是 HashMap 为主，会问很多源码方面的东西，TreeMap 和 LinkedHashMap 主要以功能和场景为主，作为加分项。Map 的面试题型很多，但只要弄懂原理，题目再多变化，回答起来都会比较简单。